1.2.2. Определение осадки насыпи на слабом основании

Для прогноза конечной величины используют схему одномерного компрессионного сжатия.

При расчете осадки насыпи в качестве транспортной нагрузки принимают нагрузку АК, представляющую одну двуосную тележку с нагрузкой на ось 10 К, кН по ГОСТ [3] (рис. 4).

Рис. 4. Схема нормативной нагрузки АК для расчета дорожной одежды и земляного полотна на слабых грунтах

Нагрузка от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна по формуле

,

где – ширина земляного полотна поверху, м;

– плотность влажного грунта насыпи, кН/м³;

n – количество полос движения;

d = 2,5 м – расстояние между осями колесной тележки нагрузки АК;

К – тип колесной нагрузки:

для дорог I-II категорий – К = 11,5;

дорог III– IV категорий – К = 10;

V категории – К = 6.

При отсутствии данных компрессионных испытаний грунтов, для ориентировочных прогнозов конечная осадка рассчитывается с использованием модуля деформации слабого грунта.

С учетом отличия свойств грунта насыпи в естественном и водонасыщенном состоянии формула для определения осадки имеет вид:

где

Z_гв – уровень грунтовых вод, отсчитываемый от поверхности земли;

– плотность грунта насыпи в естественном состоянии и с учётом взвешивающего действия воды

= ( – _в)(1– n),

где , _в – соответственно плотность частиц грунта и воды;

n – пористость грунта насыпи в долях единицы.

1.2.3. Оценка устойчивости основания насыпи

Оценка устойчивости основания выполняется с целью определения возможности бокового выпирания слабого грунта основания под воздействием нагрузки от веса насыпи.

В зависимости от результатов оценки устойчивость основания в его природном состоянии относят к одному из трех типов [4]:

I – основания, не требующие специальных мер по обеспечению устойчивости;

II – основания, для обеспечения устойчивости которых достаточно ограничить режим отсыпки насыпи;

III – основания, требующие применения специальных мероприятий для исключение бокового выпирания слабых грунтов и обеспечения их устойчивости.

Степень устойчивости основания устанавливают по величине коэффициента безопасности

K_без = Р_без/Р_расч,

где Р_без – безопасная предельная нагрузка, отвечающая условию устойчивости, кН/м²;

Р_расч – расчётная проектная нагрузка кН/м².

Величины Р_без и Р_расч зависят не только от параметров возводимой насыпи и свойств торфа, но и от режима возведения насыпи. В связи с этим величина K_без устанавливается применительно к двум случаям:

• быстрой ( условно мгновенной) отсыпки насыпи – ;

• медленной в соответствии со скоростью уплотнения и упрочнения торфа отсыпки насыпи – .

Безопасную нагрузку для условий быстрой отсыпки насыпи определяют по формуле

,

где – плотность торфа с учётом взвешивающего действия воды, равная – 10;

Z – глубина рассматриваемого горизонта торфа, при которой безопасная нагрузка минимальна. Для упрощения расчётов можно принимать Z = Н_Т;

β – коэффициент устанавливается по табл. 3, прил. 1 в зависимости от значений j_нач, V, Т,

где V=Н_Т/b;

Т = (2b- B)/В;

b– ширина земляного полотна поверху;

В – полуширина ширина насыпи понизу, равная

В = (b + 2 h_расч m)/2.

где h_расч – расчетная высота насыпи;

m – коэффициент заложения откосов насыпи.

Расчётную проектную нагрузку для условий быстрой отсыпки насыпи определяют по формуле

В случае, когда соблюдается условие

основание относят к I типу по устойчивости и никаких дополнительных проверок устойчивости не проводят.

В случае, если  , для отнесения основания ко II или III типу определяют безопасную нагрузку при медленной отсыпке насыпи по выражению

_,

где

,

_,

где и – условные сцепление и угол внутреннего трения, получаемые при испытании на консолидацию при нагрузке соответствующей давлению от веса насыпи;

β – коэффициент, определяемый по табл. 3, прил. 1, при значении угла , V, Т.

В зависимости от численных значений коэффициентов безопасности выделяют следующие типы основания:

При одновременном соблюдении условий:

и основание относят к подтипу II–А;

при – к подтипу II–Б;

при – к III типу.

На основании полученных результатов следует рекомендовать необходимые мероприятия по повышению устойчивости насыпи на слабом основании.

В табл. 4, прил. 1, согласно [4], приведены типы основания по степени устойчивости и необходимые мероприятия для обеспечения устойчивости основания.

На основе принятого решения вычерчивают поперечный профиль земляного полотна на слабом основании. Пример конструктивного решения с применением песчаных дрен приведен на рис. 5.

Рис. 5. Конструкция земляного полотна на слабом основании